DE1608152A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von exakten Mengen hoeher schmelzender Metallkomponenten in niedriger schmelzende Basismetalle unter Einwirkung von Schallschwingungen - Google Patents

Description

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DR. E. WIEGAND DIPUNG. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DiPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON, 533476 eOOOMONCHENIS^I Okt. 1967 TEtEORAMMI₁ KAIPATENT _Λ ^ _{Λ Λ} ^ _ ^ NUSSBAUMSTRAftE'ft

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Groove & Welter
Neuß am Rhein

Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von exakten Mengen höher schmelzender Metallkomponenten in niedriger schmelzende Basismetalle unter Einwirkung von Schallschwingungen

Das Legieren von Metallen erfordert üblicherweise mehrere Verfahrensstufen, da namentlich bei höhersohmelzenden Legie« rungskomponenten lange Lösungszeiten benötigt werden und eine brauchbare Genauigkeit der gewünschten Legierungskonzentration meistens nicht in einem Schmelzgang erreicht werden kann. Es wird daher dann so verfahren, daß zunächst eine Vorlegierung von höherer Konzentration hergestellt und diese darauf flüssig oder fest in ein Schmelzbad eingetaucht wird, in dem die Pertlglegierung ersohmolzen wird. Hierbei ist meistens

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eine Kontrollänalyse über den erreichten Konzentrationsgrad der Legierung erforderlich, weil Metallverluste beispielsweise durch Abbrand das Ergebnis beeinträchtigen können. Die Herstellung von Legierungen mit sehr kleinen Konzentrationen der Legierungskomponenten bereitet aus diesen Gründen besondere Schwierigkeiten.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die schlechte Löslichkeit von hochschmelzenden Metallen in niedriger schmelzenden Basis-

φ metallen durch Einwirkung von Ultraschall zu beeinflussen. Es ist z. B. bekannt, Metallegierungen unter Verwendung von Ultraschall herzustellen, indem die Legierungskomponenten durch an sich bekannte Mittel in die flüssige Phase übergeführt und anschließend zum Zwecke der Homogenisierung oder Dispergierung der einzelnen metallischen Komponenten beschallt werden. Dabei greift der Ultraschallschwinger entweder an der Wand der Schmelzwanne an oder er taucht in die Schmelze selbst ein. Es sind auch Anordnungen bekannt, welche die Schmelze

^ selbst oder den Tiegel auf elektromagnetischem oder elektrodynamischem Wege zu hochfrequenten Schallschwingungen erregen. Auch niederfrequente Schwingungserzeuger für Schmelzen sind bekannt geworden, die im Hörbereich arbeiten oder durch Erzeugung "von Schlagimpulsen auf die Schmelzenoberfläche zur Wirkung kommen.

Es ist auch beschrieben worden, ein Homogenisieren von Schmelzen durch Ultraschallerregung dadurch vorzunehmen, daß

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man mindestens einen der flüssigen Legierungspartner durch eine Pfeifen- oder Düsenanordnung in die andere bzw. die anderen Komponenten einbläst. Es ist schließlich versucht worden, in den Boden eines Schmelzgefäßes einen aus Legierungsmetall bestehenden Körper einzubauen, der sich bei Erregung durch Ultraschall in der ihn ganz umgebenden flüssigen Schmelze dispergiert bzw. auflöst. Schließlich sind auch Anordnungen vorgeschlagen worden, die ohne Einsatz von Ultra- m schall durch Einführen einer dosierten Menge flüssigen Legierungsmetalles in das Basismetall mittels spezieller Vorrichtungen das einstufige Legierungsverfahren ermöglichen sollen.

Die bekannten Verfahren der Ultraschall-Behandlung von Metallschmelzen dienen in erster Linie der Kornverfeinerung des Gefüges. Sie sind weder geeignet noch dafür vorgesehen, eine sofortige genaue Einstellung der Sollgehalte höher schmelzender Metallkomponenten in niedriger schmelzenden Basismetallen zu gewährleisten. . "

Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche die treffsichere Herstellung von Metallegierungen oder Dotierung von Metallen in einem Verfahrensgang ermöglichen, ohne daß die Verwendung von Vorlegierungen erforderlich ist, wobei eine Genauigkeit gegeben ist, die eine Kontrollanalyse vor dem Gießen entbehrlich macht» Die Erfindung bezweckt insbesondere_s

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Legierungskomponenten mit hohem Schmelzpunkt in einfacher und wirtschaftlicher Weise in Basismetalle mit niedrigem Schmelzpunkt einzubringen bzw. eine exakte Dotierung zu ermöglichen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Einbringen von exakten-Mengen höher schmelzender Metallkomponenten in niedrigerer schmelzende Basismetalle durch Einführen in Form eines Stabes in die Schmelze, wobei der Stab der Einwirkung von Schallschwingungen von einem mit ihm verbundenen Schwingungsgenerator unterworfen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man während der Eintauchzeit des mit Schall- oder Ultraschallschwingungen erregten Stabes aus dem einzubringenden Metall in die Basismetallschmelze die kavitationsbedingte Lösung des Metalls durch eine an die Metallkombination angepaßte Kühlung des Stabes, Regelung der Eintauchtiefe des Stabes in die Schmelze und Regelung der Erregerfrequenz des Schwingungsgenerators steuert.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird während des Eintauchens des Stabes aus dem einzubringenden Metall in der Basismetallschmelze die Erregerfrequenz des Schwingungsgenerators der sich beim Auflösen des Stabes ändernden Eigenfrequenz des Schwingungssystems automatisch nachgeführt.

Als Schallschwingungen werden Ultraschallschwingungen bevorzugt j so daß die Erfindung nachstehend insbesondere mit Bezug auf die Anwendung von Ultraschallschwingungen erläutert wird.

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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird mindestens der unterste Teil des Schwingungssystems aus einem Stab aus dem einzubringenden Metall gebildet, der sich bei Erregung mit einer bestimmten Ultraschallenergie nach Eintauchen in das Schmelzbad auflöst, wobei üurch eine Reglereinrichtung die durch Kavitation verursachte Auflösung des Stabmaterials zweckmäßig so gesteuert wird, daß eine optimale Auflösungsgeschwindigkeit und eine gleichmäßige Verringerung der eingetauchten Stabmasse erzielt wird. Die Regelung verschiedener bei der Beschallung wirkender Einflußfaktoren macht erst einen großtechnischen Einsatz des Verfahrens möglich, bei dem es darauf ankommt, in wirtschaftlicher Weise, d.h. in kurzer Zeit, reproduzierbare Ergebnisse von großer Genauigkeit zu erzielen.

Durch das Eintauchen des Stabes, der einen Teil des Ultraschallschwingungssystems bildet, wird infolge seiner großen Wärmeleitfähigkeit der Stab sehr stark erwärmt, wodurch die Schalldämpfung erhöht wird und die Auflösungsleistung sinkt. Durch die Verkürzung des Stabes infolge der Auflösung verändert sich die Eigenfrequenz des Gesamtsystems, so daß die Auflösungsleistung ebenfalls sinkt. Es kommt darauf an, die Auflösung des eingetauchten Stabteiles so zu steuern, daß sich der Stab bei konstantem Durchmesser verkürzt und Metallabtrag nur an der Stirnfläche des Stabendes stattfindet, damit Einschnürungen durch seitlichen Abtrag am Stabmantel vermieden werden, die bewirken können, daß ein Stück des Stabes durch

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Einschnürung abgetrennt wird und in das Sohmelzbad ala noch nicht gelösteB kompaktes Metallstüok absinkt bzw. abschwimmt. Hierbei könnte naturgemäß eine Dosierung oder gar Dotierung des Metalles nicht erreicht werden.

überraschenderweise ist es nun bei dem Verfahren gemäß der Erfindung gelungen, die teils gegenläufigen Einflüsse bei der direkten Beschallung des einzubringenden Metalles so zu regeln, daß eine maximale Auflösungsleistung des Metalles mit hohem Gescliwindigkeitsgrad des Abtrages und minimaler Legierungszeit erreicht werden kann, so daß da3 Verfahren eine großtechnische Anwendung gestattet. Hierbei wird zweckmäßig so vorgegangen, daß die höherschmelzende Metallkomponente als automatisch abgestimmtes und bis dicht über die Schmelzenoberfläche gekühltes, ultraschallerregtes Schwingungselement mit einem der Auflösungsgeschwindigkeit entsprechenden Vorschub von oben in die niedriger schmelzende, im flüssigen Zustand befindliche Komponente eingefahren und in dieser aufgelöst wird.

Die Intensität der Ultraschallerregung ist von wesentlieher Bedeutung. Zur Durchführung des Verfahrens wird daher gemäß einer praktischen Ausführungsform eine Vorrichtung benutzt, deren wesentlicher Bestandteil aus einem zusammengesetzten stabförmigen Schwingungssystem besteht, das einen vorzugsweise mehrere Halbwellenlängen langen Stab besonders geringer akustischer Dämpfung und ein hiermit zu einer" Einheit gekoppeltes, ebenfalls stabförmiges Stück des einzu schwingenden Metalls sowie eine regelbare Nachschubeinrichtung umfaßt. Das zusammengesetzte stabförmige SchwLngungssystern

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ist an zwei Stellen möglichst dämpfungsfrei gehaltert und in Arbeitsstellung bis dicht über die Schmelzenoberfläche gekühlt» Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß in dem mehrere Halbwellenlängen langen Stab besonders geringer akustischer Dämpfung die gesamte Ultraschalleistung praktisch ohne Verluste dem am Ende angekoppelten kürzeren Stück des einzuschwingenden Metalls zugeführt wird.

Vorzugsweise wird das zusammengesetzte Schwingungssystem mit Hilfe eines Ultraschallerregers intensiv in Eigenresonanz erregt und in einer Vertikalführung mittels eines stufenlos regelbaren Antriebs mit einer solchen Geschwindigkeit von oben in die niedrigerschmelzende, im flüssigen Zustand befindliche Komponente» eingefahren, wie es der Auflösungsgeschwindigkeit des am Stabende angekoppelten einzuschwingenden Metalls entspricht.

Da sich das ultraschallerregte Schwingungssystem.durch Auflösen des einzuschwingenden Metalls in der niedriger schmelzenden Komponente laufend verkürzt und sich somit im gleichen Maße die Eigenfrequenz erhöht, ist der mehrere Halbwellenlängen | lange Stab an seinem Erregerende ZA^eckmäßig mit einem Pickup versehen, der den zur Erregung dienenden Hochfrequenzgenerator in der Weise steuert, daß die Erregerfrequenz des Generators automatisch der sich ändernden Eigenfrequenz des Schwingungssystems folgt. Die Ultraschallerregung bleibt somit trotz Auflösung und Iferkürzung des in die Schmelze eintauohenden Teils des Ss

Gemäß einer anderen Ausführungeform der Erfindung kann die Erregerfrequenz auch über eine zeit- oder gewichtsgeeteuerte Einrichtung geregelt werden, da bei konstanter Auflösungsgeschwindigkeit sich auch das Schwingungselement mit gleichbleibender Geschwindigkeit verkürzt. Die Regelung der Frequenz kann in einfacher Weise durch die stetige Verminderung des Gewichtes bzw. Auftriebes des in die Schmelze eintauchenden SchwingungseLementes erfolgen.

~ Die Auflösungsgesohwindigkeit des einzuschwingenden Metalles steigt bei konstanter Schall-Leistung mit wachsender Temperatur des Metalles, sowie der umgebenden Schmelze aus Basismetall. Andererseits sinkt jedoch die Ultraschallübertragung im einzuschwingenden Metall mit wachsender Temperatur, so daß keind[hinreichende Schall-Leistung mehr an die Stirnfläche des Stabes gelangt. Um eine optimale Auflösungsgeschwindigkeit zu erreichen, ist daher eine gut dosierte Kühlung des Stabes und somit ein optimaler Temperatursprung an der . Stirnfläche von entscheidender Wichtigkeit. Dieser material-

P abhängige Temperatursprung soll zur Erzielung einer besonders hohen Auflösungsgeschwindigkeit möglichst groß und konstant sein.

Diese Bedingung kann bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch unterstützt werden, daß die Schmelze aus Basismetall oder der Stab aus dem einzubringenden Metall relativ zueinander ständig und gleichmäßig bewegt werden, inden beispielsweise der beschallte Stab in die Schmelze eines Elektro-Induktionsofens eingefahren wird. Auch kann eine

Einrichtung vorgesehen sein, die eine hin- und hergehende oder kreisende Bewegung des eingetauchten Stabes gestattet, ;

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht. Mit 1 ist ein Schall- bzw. magnetostriktiver-Ultraschallgenerator bezeichnet, der von einem Gehäuse 1 a umgeben ist und beispielsweise im Bereich zwischen 5 und 6o kHz arbeiten kann. Er ist. mit einem mehrere Halbwellenlängen langen Stab 2 fest verbunden, an dessen unterem Ende ein stabförmiges Stück 3 eines einzuschwingenden _Λ LiegierungsmetallB angekoppelt, z. B. mit dem Stab 2 .verschraubt ist, wie dies bei 18 gezeigt ist. Das sich ergebende zusammengesetzte, ultraschallerregte Schwingungssystem kann mittels einer Spindel 4 mit Hilfe eines elektromotorisch betriebenen, stufenlos regelbaren Antriebes 5 in G-leitbuchsen längs einer (drei Säulen aufweisenden) Vertikalführung 7 in die Schmelze 8 eingefahren bzw* nach Beendigung des Vorganges im Schnellgang wieder ausgefahren werden. Am Erregerende des Stabes 2 ist ein Pickup 9 angekoppelt, der den zur Erregung dienenden Hochfrequenzgenerator steuern kann. "

Die ganze Vorrichtung iot auf dem Deckel 1o eines Schmelztiegels 11 angebracht und ragt durch eine öffnung im Deckel in den Schmelzraum des Tiegels 11 hinein, wobei das Ende des Stabes 3 aus dem Legierungsmetall in die Schmelze aus dem Baelernetall 8 eintaucht. Der Ultraschallerreger 1 wird aurch eine Brauee 12 mit einem Kühlmittel, wie Kühlwasser, besprüht. Gegebenenfalle kann er auch durch Anwendung eines gasförmigen

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Kühlmittels gekühlt werden. Die angegebene Sprühkühlung ist wesentlich vorteilhafter als beispielsweise eine übliohe Tauchkühlung in Wasser, weil letztere einen großen Teil der erzeugten akustischen Leistung in das umgebende Wasser und Gehäuse abführen würde, was bQi einem Sprühvorgang nicht der Fall ist. Der stabförmige Schallübertrager 2 1st durch eine eine elastische Dichtung 13 aufweisende Öffnung in dem Gehäuse 1a hindurchgeführt. Die Dichtung 13 kann beispielsweise aus einem Gummiring bestehen und ist einerseits besonders dämpfungsarm und entzieht dem Schwingungssystem praktisch keine Energie, andererseits gestattet sie das betriebssichere Abfangen des Kühlwassers, welches durch einen Stutzen 14 abgeführt werden kann.

Zum Abfangen der von der Schmelze 8 aufwärts geleiteten Wärme und der Strahlungswärme dient eine weitere Brause 12', die innerhalb eines die Kopplung zwischen den Stab 2 und Stab umgebenden Topfes 15 angeordnet ist, wobei das ablaufende Wasser durch eine Halterung und Dichtung 13' abgefangen werden kann. Ein Saugrohr 14' dient dazu, den Wasserspiegel niedrig zu halten, um eine Ultraschallabstrahlung in den Topf 15 zu vermeiden. Der Topf 15 ist von einem blankspiegelnden Gehäuse 16 umgeben und am Boden durch einen zwischengelegten Asbestring 17 gegenüber dem Gehäuse 16 isoliert, so daß sowohl Wärmestrahlung als auch Wärmeleitung stark herabgesetzt sind.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden durch die Kühlung der Koppelung, mit der der Stab 3 aus dem Legierungs-

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metall mit dem Stab 2 akustisch fest verbunden ist, thermische Differenzen zwischen dem Metallstab 5 und dem Stab 2 vermiede^ so daß der akustische übergang an dieser Stelle sehr konstant gehalten wird·.

Ein besonderer Vorteil der _t Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß derjenige Teil des Wellenleiters, ^der ^^ür eine gute Übertragung der hohen Ultraschalleistung sorgen muß, trotz der vom Ultraschallschwinger abgegebenen Verlustwärme von oben und der von der Schmelze abgegebenen Leitungswärme von unten besonders kühl und somit dämpfungsfrei bleibt. %

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine große Relativänderung des in die Basismetallschmelze eingebrachten Stabes 3 nur eine kleine Relativänderung und somit beherrschbare Frequenzänderung des gesamten Schwingungssystems, bestehend aus dem Ultraschallerreger 1, dem Schwingungsübertrager 2 und dem Stab 3 zur Folge hat.

Der Stab 3 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Der Stab kann massiv und in besonderen Fällen auch hohl ausgebildet sein. Der Stab kann aus einer Zwei- oder Lehrstoff- * legierung bestehen. Ferner können bestimmte Abschnitte oder Mantelteile des Legierungsmetallstabes aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

Die Vorteile der Anwendung der Erfindung sind mannigfaltig:

Es lassen sich, wie vorstehend geschildert, Legierungen herstellen, bei denen die große. Differenz zwischen den Schmelzpunkten der Legierungskomponenten beim konventionellen Legieren zu einem unwirtschaftlich hohen Abbrand führen würde. Dieser erfindungsgemäße Effekt wird ohne die Anwendung von Schutzgas

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erzielt, was die Arbeitsbedingungen wesentlich vereinfacht. Außerdem gestattet das Verfahren gemäß der Erfindung, insbesondere bei Benutzung der beschriebenen, genau regulierbaren Vorrichtung eine ausgezeichnete Dosierung der eingeschwungenen Metallmenge. Diese Dosierung is₄t treffsicher, da sich sowohl die Dauer des Einschwingens als auch die Intensität der Ultraschallerregung beide bis auf Null herabregulieren lassen und sich ohne Beschallung die höher schmelzende Komponente in der niedrigschmelzenden kurzzeitig praktisch nicht löst. Aufgrund dieser genauen Dosierungsmöglichkeit ergibt sich als weiterer Vorteil, daß sich die üblicherweise notwendige Analyse der Fertiglegierung erübrigt. Diese Tatsache wird dadurch besonders begünstigt, daß es bei Anwendung von Ultraschall möglich ist, Flüssigkeiten besonders gut zu homogenisieren und sehr fs?eine und gleichmäßige Verteilungen zu erzeugen, selbst bei Metallen sehr unterschiedlicher Dichte.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind daher besonders zum treffsicheren und schnellen Legieren besonders kleiner Legierungskonzentrationen geeignet. Bei der bekannten .Legierungstechnik ist man gezwungen, nach dem Einlegieren einer kleinen Konzentration von Legierungsmetall, beispielsweise einer kleine» Konzentration kleiner als 1 $, vor dem Vergießen der Schmelze eine Probe zur Kontrollanalyse zu entnehmen, wobei man den unteren Grenzwert des Gehaltes in der Baaisschmelze anstrebt, um gegebenenfalls durch zusätzliches Legieren die Konzentration korrigieren zu können. Man geht aber moistens so vor, daß man zunächst eine Vorlegierung höherer

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Konzentration herstellt, diese Vorlegierung zu Platten oder Barren vergießt, um dann bei der Herstellung de"r Endlegierung mit Hilfe der Vorlegierungsplatten eine treffsichere Fertiglegierung zu erhalten. Aber auch hierbei ist eine Kontrollanalyse vor dem. Vergießen nicht entbehrlich, da unterschiedliehe Metallverluste zumal bei dem mehrstufigen Legierungsvorgang auftreten können.

Demgegenüber wird bei Anwendung der Erfindung die unmittelbare und - treffsichere Herstellung von Legierungen, ohne den Umweg über Vorlegierungen, Legierungskorrekturen und Nachanalysen wählen zu müssen, ermöglicht. So können beispielsweise auch Stäbe durch direkte Beschallung in eine Basisschmelze einlegiert werden, die aus einer Metallegierung bestehen oder aus mehreren Metallen abschnittsweise zusammengesetzt sind, so daß eine Mehrstofflegierung in einem Verfahrensgang herstellbar ist. Besonders bei den NE-Metallen, beispielsweise bei Zink, bewirken bereits kleine und kleinste Legierungskonzentrationen von einigen 1/1 oo bis einigen 1/1o $> wirksame Eigenschaftsänderungen. So kann beispielsweise bereits durch einen Eisen- oder einen Titangehalt von o,o2 # die Dauerstandfestigkeit von Zink-Kupfer-Legierungen wesentlich beeinflußt werden.

Beispiel

Ea soll eine Zinklegierung aus Feinzink mit 0,15 ?6 Titan und 0,60 # Kupfer hergestellt werden.

In das Qewindelooh das Erregerstabee 2 einer Vorrichtung

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gemäß der Zeichnung wurde ein Stab aus Titan von 5ö mm Durchmesser mit seinem an einem Ende angedrehten Gewindebolzen eingeschraubt. Auf die gleiche Weise wurde ein entsprechend vorbereiteter Stab aus Kupfer von 5o mm Durchmesser mit dem Erregers tab 2 einer zweiten Vorrichtung gekoppelt. Beide Vorrichtungen wurden gleichzeitig mit ihren Legierungsstäben aus Titan bzw. Kupfer in eine Schmelze aus Feinzink, die in einem Elektro-Induktionsofen mit 3oo kg Feinzinkinhalt auf eine Temperatur von etwa 600⁰C erhitzt war, eingefahren, wobei der Abstand von der Oberfläche der Schmelze bis zum Boden des .-''* Topfes 15 einer jeden Vorrichtung einige Zentimeter betrug. Der Vorschub der Legierungsstäbe 2 wurde auf 4 mm je Minute eingestellt. Die ursprüngliche Frequenz des Ultraschallerregers betrug 2o kHz, die mittlere Intensität 1o,7 W/cm². Im Verlauf des Arbeitsvorgangs wurde die Erregerfrequenz der sich ändernden Eigenfrequenz des Schwingungssystems 1, 2, 3 angepaßt.

Nach einer Beschallungszeit von 12 Minuten Avurde die Vorrichtung mit dem Titanstab und nach einer Beschallungszeit von 24 Minuten wurde die Vorrichtung mit dem Kupferstab aus der Schmelze ausgefahren. Danach wurde der Ofeninhalt bis auf einen verbleibenden Metallsumpf zu Walzplatten vergossen und zu Bändern ausgewalzt. Eine Analyse ergab eine treffsichere Einhaltung der erstrebten Legierung mit o,6o $> Kupfer und o,15 # Titan und vollLg gleichmäßige technologische Eigenschaften der aua dieser Legierung horgosteilten Bleche.

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Claims (16)

Patentansprüche -IST- .

1. Verfahren zum Einbringen von exakten Mengen höher schmelzender Metallkomponenten in niedrigerer schmelzende Basismetalle durch Einführen eines Stabes in die Schmelze, wobei der Stab der Einwirkung von Schallschwingungen von einem mit ihm verbundenen Schwingungsgenerator unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Eintauchzeit des mit Schall- oder Ultraschallschwingungen erregten Stabes aus dem einzubringenden Metall in die Basismetallschmelze die kavitationsbedingte' Lösung des Metalls durch _— Kühlung des Stabes,, Regelung der Eintauchtiefe des Stabes in die Schmelze und Regelung der Erregerfrequenz des Schwingungsgenerators steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß während des Eintauchens des Stabes aus dem einzubringenden Metall in der Basismetallschmelze die Erregerfrequenz des Schwingungsgenerators der sich beim Auflösen des Stabes ändernden Eigenfrequenz des Schwingungssystems automatisch nachgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, f daß während des Eintauchens und Auflösens des Stabes aus dem einzubringenden Metall in der Basismetallschmelze der Stab dicht oberhalb des Spiegels der Schmelze und gegebenenfalls die Kopplungsstelle zwischem dem Schwingungsübertrager und dem Stab gekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß während des Eintauchens und Auflösens den Stabes aus dem einzubringenden Metall in der Basismetallsohnielze

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der Schwingungsgenerator und gegebenenfalls der obere Teil des mit diesem verbundenen Schwingungsübertragers gekühlt.wird·

5» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet» daß zwischen dem beschallten Stab und der Schmelze eine gleichförmige Relativbewegung herbeigeführt wird, indem der Stab entweder in eine bewegte Schmelze eingetaucht oder in einer ruhenden Schmelze einer kreisenden oder hin- und hergehenden Bewegung unterworfen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch .gekennzeichnet, daß sie ein zu Schall- bzw. Ultraschallschwingungen durch einen Schwingungsgenerator (1) erregtes und durch ein Kühlmittel gekühltes stabförmigea Schwingungssystem (1,2,5) aufweist, das mit einer regelbaren Nachschubeinrichtung verbunden und z. B. in. einer Führung (6,7) mittels eines stufenlos regelbaren Antriebs (5) bewegbar ist, und das an seinem unteren Ende eine Kopplungseinrichtung (18) zur Befestigung eines Stabes (3) aus dem einzubringenden Metall besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungssystem (1,2,3) in seinem mittleren Teil einen mehrere Halbwellenlängen langen Stab (2) geringer akustischer Dämpfung enthält, der fest mit dem Schwingungsgenerator (1) verbunden ist und eine lösbare Verbindung (18) zu dem Metallstab aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Sohwingungssystem (1,2,3) dämpfungsarm gelagert ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die !Lager für das stabförmige Schwingungssystem (1,2,3) durch elastische Dichtungen (13,13*) für das Kühlmittel gebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung für das stabförmige Schwingungssystem als Elüssigkeitsbrause (12 und/oder 12') ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsstelle zwischen Schwingungsübertrager (2) und Metallstab (3) von einem topfartigen Gehäuse (15) umgeben ist, das diö Kühleinrichtung (12^r) enthält und bis dicht über den Spiegel der Schmelze (8) reicht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch einen Pickup (9) zur automatischen Regelung der Erregerfrequenz in Abhängigkeit von der sich ändernden Eigenfrequenz des gesamten Schwingungssystems (1,2,3) infolge des Abtrags des Stabes (3) aus dem einzubringenden Metall.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet duroh eine gewichtsabhängige Meßeinrichtung oder einen an der Führung (7) angebrachten Stopkontakt zur Bemessung der Beschallungszeit für den Metallstab (3)·

H. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) aus einer Zwei- oder Mehrstofflegierung besteht. .

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis H,dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte oder Mantelteile des Legierungs-

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metallstabes (3) aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

16. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 6 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) hohl ausgebildet ist.

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